JP2006245299A - ステージ装置及び露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 センサやアクチュエータなどを支持する構造体上に、電気ケーブルやコネクタを減らした電気実装を実現する。
【解決手段】 アクチュエータやセンサなどの電気部品を支持する構造体１を有し、前記構造体１の表面には、プリント配線パターン１１と、このプリント配線パターンを保護するための絶縁皮膜１３を形成する。そして、前記プリント配線パターンが、１つの構造体の連続する２つ以上の面に形成されている。
【選択図】 図４

Description

本発明は半導体デバイスを製造する為の半導体製造装置等に用いるステージ装置に関するものである。

特開２０００−２２３４１１号公報には半導体製造装置用のステージ装置の構成が示されている。従来のステージ装置では、粗動ステージの上に微動ステージを搭載する構成が一般的であった。従来の位置決めステージ装置の微動ステージの概略構成図を図７に示す。

図７に示すような従来例の微動ステージでは、微動ベース構造体１０１の上にリニアモータ固定子コイル１０３と位置センサ１０４が搭載支持されている。微動ベース構造体はさらに微動ベース支持構造体１０２で支持される。こうした構造体を連結することでステージが構成される。

特開平０８−２４３８６６号公報ではリニアモータにより駆動されるステージ装置が示されている。こうした従来のステージ装置の電気実装は、電気ケーブルによるものがほとんどであった。

固定子コイルへの動力線及び位置センサからの信号線は、ビニール電線などの電気ケーブル１０６で電気実装され、最終的にはモータドライバやセンサアンプに結線される。電気ケーブルは、構造体から浮き上がらないように、ケーブルクランプ１０５やコネクタ１０７を使って微動ベース構造体１０１及び微動ベース支持構造体１０２の表面に這わせて取り付けられる。

微動ベース構造体１０１と対向するように天板１０９が配置される。天板１０９にはウエハ１１０が搭載され、ステージの位置を移動させながら回路パターンを焼き付けていく。天板１０９は、その下面に永久磁石により構成された可動磁石１０８が取り付けられ、リニアモータ固定子コイルに通電されることで推力を発生し所定の位置へ駆動される。
特開２０００−２２３４１１号公報 特開平０８−２４３８６６号公報

上記従来例では、図７に示すように微動ベース構造体上のアクチュエータやセンサなどの搭載物への動力線や信号線をビニール電線などの電気ケーブルにて実装していた。その結果、搭載物を避けてケーブルクランプで構造体に留めながら実装していく作業は煩雑であり、熟練した作業者でも時間のかかる工程となっていた。また、構造体の交換作業のメンテナンス性を向上させるためにも複数の構造体にわたってケーブルを留めてしまうことは好ましくない。

さらに、電気ケーブルの誤配線やコネクタコンタクトへの圧着ミスを少なくするためにもコネクタなどの数を減らすことが望まれる。

次世代の露光装置の光源としてＥＵＶ、Ｘ線、及び電子線などが注目されており、位置決めステージが真空雰囲気中に置かれる場合が多くなってきている。真空中にステージを置いた場合、ビニール電線やコネクタからのアウトガスによる真空度の劣化、コンタミネーションによるミラーやレンズなどの汚染などが問題となる。ビニール電線に代えて低アウトガスのフッ素樹脂電線などを使ったとしても、求められる真空度によっては不十分である可能性がある。

また近年の露光装置では、ウエハ近傍を液浸水で満たす技術や、構造体の温度変形を抑えるために冷却水にて温調する場合が多くなってきており、水漏れのトラブルなどが起きた場合、ケーブルやケーブルクランプなどで複雑に電気実装されていると、水分がケーブルの間などに入り込み、クリーニングに時間を要することも問題となってくる。

本発明は、上述の従来技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであって、センサやアクチュエータなどを支持する構造体上に、電気ケーブルやコネクタを必要としないで電気実装を実現する位置決めステージ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では電気部品を支持する構造体を有するステージ装置において、前記構造体はその表面に、前記電気部品に電気または信号の少なくともいずれかを供給するための配線パターンと、前記配線パターンを保護するための絶縁皮膜が形成されることを特徴としている。前記配線パターンは、前記構造体が有する少なくとも２つの隣合う面に形成されることを特徴とすることができる。

また、本発明は、前記構造体を搭載し、表面に前記電気部品に電気または信号の少なくともいずれかを供給するための第２配線パターンと、前記第２配線パターンを保護するための第２絶縁皮膜が形成される第２の構造体を備え、前記配線パターンと前記第２配線パターンを接続するためのランドが設けられることを特徴としてもよく、前記絶縁皮膜の材質がセラミック、ガラス、及びフッ素樹脂のうちのいずれかであることを特徴とすることができ、前記電気部品がセンサまたはアクチュエータの少なくともいずれかであることを特徴としてもよい。

また、本発明は、上記いずれかの特徴を備えるステージ装置によって基板または原版あるいはその双方を位置決めする露光装置であってもよく、該露光装置を用いて露光対象に露光を行う工程と、露光された前記露光対象を現像する工程と、を具備することを特徴とするデバイス製造方法にも適用される。

以上説明したように本発明によれば、アクチュエータやセンサを支持する構造体を有するステージ装置において、構造体の表面に配線パターンと絶縁皮膜を形成することにより、電気ケーブルやコネクタを減らした電気実装が可能となる。

本発明を実施するための好ましい形態について、ステージ装置や、半導体露光装置などの実施例を挙げて、以下、詳細に説明する。

図１は本発明の実施例１に係る半導体露光装置のステージ装置を示す。図１において、ステージ装置は長ストロークで移動可能な粗動ステージ（不図示）と、粗動ステージに対して短ストロークで移動可能な微動ステージ（天板）９を備える。粗動ステージと微動ステージの間には微動ベース構造体１と、微動ベース構造体１を支持する微動ベース支持構造体２が設けられる。微動ベース構造体１の上にリニアモータ固定子コイル３と位置センサ４（電子部品）が搭載支持されている。

固定子コイル３への動力線及び位置センサ４からの信号線は、微動ベース構造体１の表面に形成されたプリント配線パターン１１に結線され、プリント配線パターンを介してモータドライバやセンサアンプ（不図示）に結線される。

微動ベース構造体１と対向するように天板９が配置される。天板９にはウエハ１０が搭載され、ステージの位置を移動させながらウエハ上に回路パターンを焼き付けていく。天板９の下面には永久磁石により構成された可動磁石８が取り付けられる。そして、天板９は、リニアモータ固定子コイル３に通電されることで、推力を発生し、所定の位置へ駆動される。

微動ベース構造体１がセラミックなどの非導電材の場合はプリント基板を製作するように通常のエッチング工程により銅箔などによるプリント配線パターンが形成できる。セラミックなどの非導電材でできた微動ベース構造体１の連続する２つの面に配線パターンをエッチングにより形成する際の工程を図２に簡単に示す。

（ａ）パターン焼付け：構造体１の表面に銅箔１７を貼り付け、感光剤１８を塗付する。ポジマスクフィルム１９を微動ベース構造体１の表面にずれないように固定する。ポジマスクフィルムの黒い部分が配線パターンであり、紫外線を照射すると白い部分を紫外線が透過して感光剤と反応し配線パターン１１が焼き付けられる。

（ｂ）現像：ポジマスクフィルム１９をはずし、現像液にて現像する。紫外線が当たった部分は現像液に溶け、下の銅箔１７がむき出しになる。紫外線の当たらなかった部分は現像液には溶けず、マスクパターンとして残る。

（ｃ）エッチング：エッチング液にて銅箔１７をエッチングする。マスクパターンは銅を溶かすエッチング液にも溶けることはない。

（ｄ）感光剤除去：再度紫外線を照射して感光剤１８を感光させ、現像液に入れて感光剤を溶かし除去する。マスクを除去したプリント配線の銅箔は表面が酸化しやすい状態になっているため、絶縁皮膜にて表面を保護する必要がある。

微動ベース構造体１が金属などの導電材の場合は、そのままパターンを形成することができないので、一旦絶縁皮膜にて表面処理した後、銅箔を貼り付けて同様のエッチング工程にてパターンを形成していく。

パターンの形成方法としてはエッチング工程以外にも、図３に示すように構造体の表面に数十ミクロンの浅い配線パターン溝２０を加工形成しておき、銅などの導体を流し込んでパターン１１を形成することも考えられる。この方法は、溝２０の深さを深くすれば、流せる電流を増やすことが出来るため、大電流を流す必要のある大出力モータなどを搭載する場合などに有効な方法である。

図４にステージ構造体である微動ベース構造体１と微動ベース支持構造体２との間の信号伝達の方法を示す。微動ベース構造体１上にプリント配線１１を形成しパターンの終端部にランド１２ａを設ける。同様に微動ベース支持構造体２に形成したパターンの終端部にも同様にランド１２ｂを設ける。このようなランドは微動ベース構造体１に形成された配線パターンと微動ベース支持構造体２に形成された配線パターンを連結する。

ランド１２ａは微動ベース構造体１の下面に形成されており、微動ベース構造体１では上面から側面を通って下面に至るまで、該構造体の隣合う３面にわたって連続した配線パターンが形成されている。ランドを設ける位置を変えることによって、微動ベース構造体１の隣合う２面（上面と側面）にのみ配線パターンを形成してもよい。

この２つのランドが重なり合うように微動ベース構造体１と微動ベース支持構造体２を連結することで、構造体間の信号の伝達が可能となる。微動ベース構造体１に搭載するアクチュエータやセンサでもランドが重なり合うように取り付ける。

構造体の表面に銅箔などでプリントパターンを形成した場合、パターンが露出していると隣のパターンと短絡するなどのトラブルが起こりやすい。そこで絶縁皮膜１３ａにて配線パターンを保護する必要がある。絶縁皮膜１３ａとしてアウトガス特性に優れたセラミック、ガラス、フッ素樹脂などを使えば、ステージを真空雰囲気内でも使用できる。

また絶縁皮膜１３ａの上にグランド層の導体パターン１４を設け、更に絶縁皮膜１３ｂで挟み込めば配線パターン１１に高周波の信号を流す場合のノイズ対策が可能となる。このように多層に導体と絶縁体のパターン重ねることで、より高密度な多層配線パターンを構造体の表面に形成することも考えられる。
本発明によれば、アクチュエータやセンサを支持する構造体を有する露光装置において、構造体の表面に配線パターンと絶縁皮膜を形成することにより、電気ケーブルやコネクタを使わずに電気実装が可能となる。
また、アクチュエータやセンサはユニット化され構造体に搭載され得る。同様に構造体間の電気信号の受け渡しも、構造体を連結するだけで行うことができる。
その結果、搭載物を避けてケーブルクランプで構造体に留めながら実装していく作業が不必要になり、実装時間を大幅に短縮できる。
また、複数の構造体にわたってケーブルを留める必要がないため、構造体の交換作業のメンテナンス性が改善される。また、コネクタなどを必要としないため、電気ケーブルの誤配線やコネクタコンタクトへの圧着ミスを低減することができる。
また、絶縁皮膜の材質としてセラミック、ガラス、フッ素樹脂などの低アウトガス材を使用すれば、真空対応が可能となり、光源としてＥＵＶ、Ｘ線、電子線など使用する露光装置への適用ができる。
また、液浸水や冷却水が水漏れしたようなトラブルの際にも、電気ケーブルやケーブルクランプなどで実装されていないので、水分がケーブルの間などに入り込むことがなく、クリーニングが容易である。

図５は本発明の実施例２に係る半導体露光装置のステージ装置を示す。このステージ装置は、微動ベース構造体１上のリニアモータ固定子コイル３と、位置センサ４と、微動ベース構造体上の表面に形成した配線パターン１１との接続をコンタクトプローブ１６により行う。同様に、微動ベース構造体１と微動ベース支持構造体２との間の信号伝達もコンタクトプローブ１６により行う。

図６に詳細を示すように、リニアモータ固定子コイル３から引き出された線は、コンタクトプローブ１６ｂに接続されてユニット化され、微動ベース構造体１への取り付け取り外しが容易な構成となっている。コンタクトプローブ１６ｂは内部にバネが入っており、微動ベース構造体１の点線の部分に搭載されると、微動ベース構造体１の表面に形成された配線パターンの終端部のランド１２ｂにプローブが接触し信号が伝達される。

同様に微動ベース構造体１の表面に形成された配線パターンの終端部にも、コンタクトプローブ１６ａが設けられている。微動ベース支持構造体２の表面に設けた配線パターンのランド１２ａに重なり合うように２つの構造体を連結すれば、ランド１２ａ上にプローブ１６ａが接触して信号が伝達される。このようなバネを内蔵したコンタクトプローブを用いることで、接触の信頼性を大幅に向上させることが出来る。

構造体表面に形成した配線パターン１１に比較的大きな電流を流す場合、配線パターンからの発熱により構造体の熱変形が問題となることがある。特に、真空雰囲気内でステージを駆動する場合には、対流による放熱がなくなるため構造体に熱が蓄積されやすいという問題が顕著になってくる。

そこで、図６に示すように、構造体に形成した配線パターンに近い表面部分に冷却管１５を通し冷却媒体を流して、構造体の温度を制御することで、構造体の熱変形を抑えることが出来る。

以下、本発明が適用される例示的な露光装置を実施例３として説明する。この露光装置は、図８に示すように、照明装置５０１、レチクルを搭載したレチクルステージ５０２、投影光学系５０３、及びウエハを搭載したウエハステージ５０４を有し、これらを支持構造体５０５で支持する。露光装置は、レチクルに形成された回路パターンをウエハに投影露光するものであり、ステップアンドリピート投影露光方式またはステップアンドスキャン投影露光方式であってもよい。実施例１および２のステージ装置は、ウエハステージ５０４またはレチクルステージ５０２として用いられうる。

照明装置は回路パターンが形成されたレチクルを照明し、光源部と照明光学系とを有する。光源部は、例えば、光源としてレーザを使用する。レーザは、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ、波長約１５３ｎｍのＦ２エキシマレーザなどを使用することができるが、レーザの種類はエキシマレーザに限定されず、例えば、ＹＡＧレーザを使用してもよいし、そのレーザの個数も限定されない。光源にレーザが使用される場合、レーザ光源からの平行光束を所望のビーム形状に整形する光束整形光学系、コヒーレントなレーザ光束をインコヒーレント化するインコヒーレント化光学系を使用することが好ましい。また、光源部に使用可能な光源はレーザに限定されるものではなく、一又は複数の水銀ランプやキセノンランプなどのランプも使用可能である。

照明光学系はマスクを照明する光学系であり、レンズ、ミラー、ライトインテグレーター、絞り等を含む。
投影光学系は、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子を少なくとも一枚の凹面鏡とを有する光学系（カタディオプトリック光学系）、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系、全ミラー型の光学系等を使用することができる。

このような露光装置は、半導体集積回路等の半導体デバイスや、マイクロマシン、薄膜磁気ヘッド等の微細なパターンが形成されたデバイスの製造に利用されうる。

次に、上記露光装置を利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。図９は半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク作製）では設計した回路パターンに基づいてマスクを作製する。

一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記のマスクとウエハを用いて、上記の露光装置によりリソグラフィ技術を利用してウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組み立て工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、ステップ７でこれを出荷する。

上記ステップ４のウエハプロセスは以下のステップを有する（図１０）。ウエハの表面を酸化させる酸化ステップ（ステップ１１）、ウエハ表面に絶縁膜を成膜するＣＶＤステップ（ステップ１２）、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する電極形成ステップ（ステップ１３）、ウエハにイオンを打ち込むイオン打ち込みステップ（ステップ１４）、ウエハに感光剤を塗布するレジスト処理ステップ（ステップ１５）、上記の露光装置によって回路パターンをレジスト処理ステップ後のウエハに転写する露光ステップ（ステップ１６）、露光ステップで露光したウエハを現像する現像ステップ（ステップ１７）、現像ステップで現像したレジスト像以外の部分を削り取るエッチングステップ（ステップ１８）、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト剥離ステップ（ステップ１９）。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。

本発明の実施例１に係るステージ装置の構成図である。 本発明の実施例１に係るエッチングによる配線パターン形成方法の説明図である。 本発明の実施例１に係る溝加工による配線パターン形成方法の説明図である。 本発明の実施例１に係るステージ装置の構造体間の信号伝達の詳細図である。 本発明の実施例２に係るステージ装置の構成図である。 本発明の実施例２に係るステージ装置の信号伝達の詳細図である。 従来例のステージ装置を示す構成図である。 本発明が適用される例示的な露光装置を説明するための図である。 半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。 図９におけるウエハプロセスのフローを示す図である。

符号の説明

１：微動ベース構造体、２：微動ベース支持構造体、３：リニアモータ固定子コイル、４：位置センサ、８：可動磁石、９：天板、１０：ウエハ、１１：プリント配線パターン、１２：配線パターンランド、１３：絶縁皮膜、１４：導体パターン、１５：冷却管、１６：コンタクトプローブ、１７：銅箔、１８：感光剤、１９：ポジマスクフィルム、２０：配線パターン溝、１０５：ケーブルクランプ、１０６：電気ケーブル、１０７：コネクタ。

Claims (7)

1. 電気部品を支持する構造体を有するステージ装置において、
   前記構造体はその表面に、前記電気部品に電気または信号の少なくともいずれかを供給するための配線パターンと、前記配線パターンを保護するための絶縁皮膜が形成されることを特徴とするステージ装置。
2. 前記配線パターンは、前記構造体が有する少なくとも２つの隣合う面に形成されることを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
3. 前記構造体を搭載し、表面に前記電気部品に電気または信号の少なくともいずれかを供給するための第２配線パターンと、前記第２配線パターンを保護するための第２絶縁皮膜が形成される第２の構造体を備え、
   前記配線パターンと前記第２配線パターンを接続するためのランドが設けられることを特徴とする請求項１または２に記載のステージ装置。
4. 前記絶縁皮膜の材質がセラミック、ガラス、及びフッ素樹脂のうちのいずれかであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のステージ装置。
5. 前記電気部品がセンサまたはアクチュエータの少なくともいずれかであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のステージ装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載のステージ装置によって基板または原版あるいはその双方を位置決めすることを特徴とする露光装置。
7. 請求項６に記載の露光装置を用いて露光対象に露光を行う工程と、露光された前記露光対象を現像する工程と、を具備することを特徴とするデバイス製造方法。

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